Zagrożenia cywilizacyjne

EFEKT CIEPLARNIANY
Efekt cieplarniany (inaczej szklarniowy) to wzrost temperatury planety, spowodowany zwiększoną koncentracją dwutlenku węgla, metanu i pary wodnej nieprzezroczystych dla podczerwonego promieniowania (tzw. gazów cieplarnianych), jeden z negatywnych skutków skażenia środowiska naturalnego.
Efekt cieplarniany polega na zatrzymywaniu się w atmosferze coraz większych części promieniowania podczerwonego, co prowadzi do ogrzewania się Ziemi. Przypuszcza się, że jest to wynik zmiany zawartości gazów w powietrzu, a szczególnie gwałtownego wzrostu stężenia dwutlenku węgla. Promieniowanie podczerwone przedostaje się do atmosfery, ale nie może się z niej wydostać, ponieważ wiązane jest przez wspomniane gazy. Prognozy zakładają, że jeśli tempo spalania paliw kopalnych utrzyma się, to w ciągu 40–45 lat może nastąpić nasycenie nim atmosfery, co spowodowałoby średni wzrost powierzchniowej temperatury Ziemi o ok. 1,5–4,5C.
Raport Międzynarodowego Zespołu do Zmian Klimatycznych (1995) jest pesymistyczny. Przewiduje, że w następnym stuleciu poziom wód morskich może wzrosnąć w wyniku topnienia lodów o ok. 1 m, zalewając większość delt rzecznych, wysp na atlantyckim wybrzeżu USA, część Chin, wyspy na Oceanie Indyjskim i Spokojnym. Zimy będą cieplejsze, a lata niebezpiecznie dla życia upalne. Zaostrzą się susze, opady deszczu będą prowadziły do nieustających powodzi. Wszystko to z powodu ocieplenia klimatu.

DZIURA OZONOWA
Dziurą ozonową nazywa się zjawisko zmniejszania się stężenia ozonu w stratosferze atmosfery ziemskiej.
Zmniejszenie stężenia ozonu w stratosferze spowodowane jest przedostawaniem się do atmosfery sztucznych związków chemicznych – chlorofluoroalkanów (CFC), zwanych freonami. Freony są niszczone przez ultrafiolet, a z ich cząsteczek uwalnia się atomowy chlor, niszczący ozon (O3). Promienie UV nie są zatrzymywane i docierają do powierzchni Ziemi.
Ozon stratosferyczny pochłania promieniowanie ultrafioletowe, docierające do Ziemi ze Słońca. Promieniowanie ultrafioletowe jest szkodliwe i niebezpieczne dla organizmów żywych, ponieważ może uszkadzać komórki (wywołując oparzenia), oraz może uszkadzać materiał genetyczny komórek. U ludzi i zwierząt może wywoływać zmiany nowotworowe (np. czerniaka złośliwego). Organizm ludzki broni się przed ultrafioletem, wytwarzając barwnik powodujący pochłanianie promieniowania w warstwie powierzchniowej skóry – melaninę. Jej zawartość objawia się ciemnieniem skóry. Można zapobiegać zmianom stosując preparaty ochronne (np. emulsje do opalania z filtrem).
Po raz pierwszy zaobserwowano dziurę ozonową w 1985 roku, nad Antarktydą. Doprowadziło to do uchwalenia Konwencji Genewskiej o Ochronie Warstwy Ozonowej. Zakłada ona konieczność ograniczenia produkcji freonów, halonów i tlenków azotu, bezpośrednio odpowiedzialnych za zanikanie warstwy ozonowej. Freony były stosowane w urządzeniach chłodniczych, klimatyzacyjnych oraz w aerozolach, ponieważ są nietoksyczne, a ich produkcja tania.
Ozon stratosferyczny powstaje w wyniku oddziaływania promieniowania ultrafioletowego słońca z cząsteczkami gazów atmosferycznych. W czasie zimy polarnej, nad obszarami nieoświetlonymi przez Słońce, następuje zmniejszenie stężenia ozonu w atmosferze. Dziura ozonowa jest więc zjawiskiem sezonowym. O ile warstwa ozonowa chroni Ziemię, o tyle sam ozon jest związkiem niebezpiecznym – silnie toksycznym, szkodliwym dla roślin i zwierząt.
Badania stężenia ozonu w atmosferze ziemskiej wykazały, że w ciągu ostatnich kilkunastu lat zmniejsza się stężenie ozonu (średnio 0,2% rocznie). Obniżanie się stężenia tego gazu opisuje się jako powiększanie dziury ozonowej. Zjawisko zmniejszania się zawartości ozonu w atmosferze obserwuje się nie tylko nad Antarktydą, ale również na innych szerokościach geograficznych, m.in. nad Polską. Regularne badania nad grubością warstwy ozonowej rozpoczęto w latach osiemdziesiątych. Posłużyły do tego satelity. Z ich pomocą udało się stwierdzić, że ubytki ozonu mają charakter sezonowy. W grudniu 2000 roku prasa popularnonaukowa podała, że dziura ozonowa nad Antarktydą jest gigantyczna i nie wykazuje tendencji do zmniejszania. Uznano to za pośredni skutek niezwykle ostrej zimy. Sytuacja powtórzyła się niedawno nad Arktyką.
Konwencja Genewska przyniosła wymierne efekty, w związku z czym przyszłość rysuje się jednak w jasnych barwach. Emisja freonów powoli, ale systematycznie maleje, jednakże na pełne odbudowanie warstwy ozonowej musimy jeszcze poczekać około 20 lat.

KWAŚNE DESZCZE
Kwaśne deszcze to opady atmosferyczne, o odczynie kwaśnym; zawierają kwasy wytworzone w reakcji wody z pochłoniętymi z powietrza gazami, takimi jak: dwutlenek siarki, tlenki azotu, siarkowodór, chlorowodór, wyemitowanymi do atmosfery w procesach spalania paliw oraz różnego rodzaju produkcji przemysłowej.
Jednym ze składników kwaśnego deszczu jest siarka. Do tej pory uwolniono do atmosfery wprawdzie mniej niż 5% siarki znajdującej się w obecnie w znanych złożach węgla i ropy, ale największa część tego procesu zachodziła w ciągu ostatnich 50 lat. Oblicza się, że w wyniku działalności człowieka emituje się na całym świecie 50-70 mln ton siarki rocznie. W tym samym czasie w wyniku działalności wulkanów i innych temu podobnych czynników, uwalnia się do atmosfery drugie tyle. Tak jest na całym globie. Jednak na obszarach wysoko uprzemysłowionych, lub intensywnie zurbanizowanych człowiek jest odpowiedzialny za prawie całą emisję siarki.
Innym pierwiastkiem, który stał się klątwą ciążącą nad lasami jest azot. W odróżnieniu od siarki, tlenki azotu pochodzą nie z kopalin, lecz z powietrza. W temperaturze spalania tlen łączy się z azotem. Emisję tlenków azotu jest trudniej ocenić, niż dwutlenku siarki. Szacuje się, że wynosi ona 20 mln rocznie. Najwięcej związków tych powstaje w spalinach silników pracujących na paliwa ropopochodne, więc ich koncentracja jest tam, gdzie jest duża liczba samochodów.
W porównaniu ze zmniejszającym się zanieczyszczeniem dwutlenkiem siarki zwiększa się znacznie udział tlenków azotu w zanieczyszczeniu powietrza. Chociaż powstają one w konkretnych miejscach, to wędrują z masami powietrza na znaczną odległość.
Dwutlenek siarki i tlenki azotu tworzą z wodą silne kwasy. Dzieje się tak na przykład, gdy rozpuszczają się w kropelkach wody w atmosferze. Kiedy następnie pada deszcz lub śnieg, zanieczyszczenia spadają na ziemię i na roślinność w postaci opadu zwanego "depozycją mokrą". Mogą jednak osiadać na cząsteczkach pyłu zawieszonego w powietrzu, które to cząsteczki z czasem opadają. Mówi się wtedy o "depozycji suchej". Niebezpieczeństwo pochodzi jednak z powietrza, a całe zjawisko łączenia się tlenków z wodą i dostawania się w ten sposób kwasów do wód, gleb, i płuc ludzi i zwierząt, oraz na mury budynków określa się ogólnie nazwą "kwaśnego deszczu".
Co się dzieje z roślinami pod wpływem zanieczyszczeń powietrza? Oddziaływanie zanieczyszczeń może być zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie. To pierwsze, w przypadku drzew, uwidacznia się w postaci uszkodzeń igieł i liści. Wewnątrz nich uszkadzane są różne błony, co może spowodować zakłócenie w systemie odżywiania i w bilansie wodnym.
Pośrednie uszkodzenia są następstwem zakwaszenia gleby. Zmniejsza się wówczas dostępność substancji odżywczych przy jednoczesnym zwiększeniu zawartości szkodliwych dla drzew metali rozpuszczonych w roztworze glebowym, jak np. aluminium (które uwalniane są np. z blokujących je nierozpuszczalnych związków wapnia). Powoduje to uszkodzenie korzeni i zabicie flory grzybów mikoryzowych, co prowadzi do tego, że rośliny nie mogą pobrać wystarczających ilości pożywienia i zmienia się odczyn gleby. Ponadto zmniejsza się odporność roślin na choroby i owady. Tak osłabione drzewo atakują owady, lub pasożytnicze grzyby dopełniając dzieła zniszczenia. Podobnie dzieje się z innymi roślinami.
Zanieczyszczenie powietrza nie pozostaje bez wpływu i na zwierzęta, np. rozmnażanie ptaków żyjących przy brzegach zakwaszonych jezior jest zaburzone.
Zmiana składu roślinności spowodowana zanieczyszczeniami powietrza wywiera też wpływ na zwierzęta uzależnione od danego zbiorowiska roślinnego. Nie znajdują w nim właściwych dla siebie gatunków roślin, co może spowodować nawet niezdolność do rozmnażania.
Duża zawartość zanieczyszczeń w powietrzu oraz ogromne ilości emitowanych związków siarki i azotu doprowadziły w Europie Środkowej do poważnego pogorszenia stanu zarówno lasów, jak i gleb.
W RFN w 1985 r. ponad połowa lasów, o całkowitej powierzchni około 3,8 milionów hektarów, była mniej lub bardziej uszkodzona. To samo dotyczyło połowy lasów w Holandii, 1/3 w Szwajcarii, 1/4 w Austrii. Obumieranie lasów wskutek zanieczyszczeń powietrza jest poważnym problemem w Czechach i na Słowacji. Istnieją dane o tym, że około 1/3 lasów tych krajów jest uszkodzona, a 200 do 300 tysięcy hektarów drzewostanu w wyższych partiach górskich to martwy las.
Normalnie woda deszczowa ma pH około 5,6. Deszcze o niższym pH uznaje się już za deszcze kwaśne.
Zupełny rekord pobił deszcz, który w 1974 r. spadł w Szkocji - pH 2,4 - był on kwaśniejszy od soku cytrynowego.
Zakwaszenie jezior i cieków wodnych jest problemem ściśle związanym z zakwaszeniem gleby. Woda znajdująca się w jeziorach i ciekach wodnych pochodzi bowiem w 90% z wód, które tam się dostały po przejściu przez warstwę gleby, a tylko w 10% ze śniegu i deszczu, który spadł bezpośrednio do wód, lub spłynął po powierzchni gruntu.
Jedynym pełnym rozwiązaniem problemu zakwaszenia jest zmniejszenie emisji zanieczyszczeń powietrza przez zmniejszenie zużycia paliw. Są dwie główne drogi prowadzące do tego celu: oszczędniejsze gospodarowanie energią i innymi zasobami, a także użycie możliwie najlepszej techniki spalania i oczyszczania. Według analizy przeprowadzonej przez OECD w 1981 r. emisja siarki mogłaby być zmniejszona o połowę w ciągu 10 lat, gdyby wykorzystano dostępne wówczas urządzenia do oczyszczania i odsiarczania. Podniosłoby to koszty energii przeciętnie o 3%. Analiza ta wskazała jedną z wielu dróg, mającą za punkt wyjścia ekonomicznie optymalne rozwiązania. Innymi słowy, można zmniejszyć emisję bardziej i szybciej, ale wzrosną również koszty.
Szczególnie silnym źródłem emisji dwutlenku węgla jest spalanie węgla brunatnego, jako najbardziej zasiarczonego. Natomiast zdecydowanie najkorzystniejszą formą zapobiegania emisji spalin zakwaszających powietrze jest rozwój elektrowni wodnych i wiatrowych, oraz energetyki jądrowej.